19482

Паралельні компютерні архітектури

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Паралельні комп'ютерні архітектури Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарськ

Украинкский

2013-07-12

42.8 KB

2 чел.

Паралельні комп'ютерні архітектури

Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище, а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарські препарати за допомогою комп'ютерів, не приносячи в жертву легіони щурів. Розробники літальних апаратів могли б отримувати кращі результати, якби замість будівництва величезних аеродинамічних труб моделювали свої конструкції на комп'ютері. Якщо говорити коротко, якими б потужними не були комп'ютери, їх можливостей ніколи не вистачить для вирішення багатьох нетривіальних задач (особливо наукових, технічних і промислових).

Хоча тактова частота постійно зростає, швидкість комутації не можна збільшувати нескінченно. Головною проблемою залишається швидкість світла - неможливо примусити протони й електрони рухатися швидше. Через високу тепловіддачу комп'ютери перетворилися на кондиціонери. Нарешті, оскільки розміри транзисторів постійно зменшуються, зрештою настане час, коли кожен транзистор буде складатися з декількох атомів, тому основною проблемою можуть стати закони квантової механіки (наприклад, принцип невизначеності Гейзенберга).

В результаті, щоб мати можливість вирішувати більш складні завдання, розробники звернулися до комп'ютерів паралельної дії (далі - паралельні комп'ютери). Неможливо побудувати комп'ютер з одним процесором і часом циклу в 0,001 не, але зате можна побудувати комп'ютер з 1000 процесорами, час циклу кожного з яких складає 1 не. І хоча швидкодії кожного процесора в другому випадку очевидно мало, теоретично ми повинні отримати необхідну продуктивність.

Паралелізм можна вводити на різних рівнях. На самому низькому рівні він може бути реалізований в процесорі за рахунок конвейеризації і суперскалярної архітектури з кількома функціональними блоками. Прихованого паралелізму можна добитися шляхом значного подовження слів в командах. За допомогою додаткових функцій можна «навчити» процесор одночасно обробляти кілька програмних потоків. Нарешті, можна встановити на одній мікросхемі кілька процесорів. Проте всі ці прийоми, разом узяті, здатні підвищити продуктивність максимум в 10 разів у порівнянні з класичними послідовними рішеннями.

На наступному рівні можливе впровадження в систему зовнішніх плат ЦП з поліпшеними обчислювальними можливостями. Як правило, в підключаються процесорах реалізуються спеціальні функції, такі як обробка мережевих пакетів, обробка мультимедійних даних, криптографія і т. д. Продуктивність спеціалізованих додатків за рахунок цих функцій може бути підвищена в 5-10 разів.

Щоб підвищити продуктивність в сто, тисячу чи мільйон разів, необхідно звести воєдино численні процесори і забезпечити їх ефективну взаємодію. Цей принцип реалізується у вигляді великих мультипроцесорних систем і мультікомпьютеров (кластерних комп'ютерів). Природно, об'єднання тисяч процесорів у єдину систему породжує нові проблеми, які потрібно вирішувати.

Нарешті, останнім часом з'явилася можливість інтеграції через Інтернет цілих організацій. В результаті формуються слабо пов'язані розподілені обчислювальні сітки, або грати. Такі системи тільки починають розвиватися, але їх потенціал досить високий.

Коли два процесори або обробних елемента знаходяться поруч і обмінюються великими обсягами даних з невеликими затримками, вони називаються сильно пов'язаними (tightly coupled). Відповідно, коли два процесори або обробних елемента розташовуються далеко один від одного і обмінюються невеликими обсягами даних з великими затримками, вони називаються слабо пов'язаними (loosely coupled). У цьому розділі ми обговоримо принципи розробки систем цих форм паралелізму і розглянемо ряд прикладів. Почавши з сильно пов'язаних систем, для яких характерний внутріпроцессорний паралелізм, ми поступово перейдемо до слабо зв'язаних систем і в завершальній частині голови поговоримо про розподілених обчислювальних системах. Приблизний спектр розглянутих тим ілюструє рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Внутріпроцессорний паралелізм (а); співпроцесор (б); мультипроцессор (в); мультікомпьютер (г); слабо пов'язана розподілена обчислювальна система (д)

Паралелізм постійно виявляється темою гарячих дискусій, у зв'язку з чим в цьому розділі незвично багато посилань - в основному, на недавні роботи про заданій темі.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11146. Англо-американська модель корпоративного управління 111.16 KB
  Англоамериканська модель корпоративного управління Особливості англоамериканської системи корпоративного управління безпосередньо повязані з особливостями акціонерної форми власності головним чином з відсутністю в англійських і американських корпораціях зна
11147. Внутрішнє середовище корпоративного управління 72.5 KB
  ТЕМА 7. Внутрішнє середовище корпоративного управління 7.1. Органи управління акціонерним товариством Реалізація корпоративних прав акціонерів здійснюється через їхню участь в управлінні товариством. Органами управління акціонерного товариства виступають: 
11148. Господарські товариства корпоративного типу 108 KB
  Господарські товариства корпоративного типу Значного поширення в процесі реформування власності корпоратизації та акціонування підприємств набули господарські товариства. Закон України Про господарські товариства визначає поняття й види господар...
11149. Господарські товариства як обєкт управління 57.5 KB
  Господарські товариства як обєкт управління План Суть господарських товариств. Порядок створення господарського товариства. Господарські товариства корпоративного типу Товариство з обмеженою відповідальністю ...
11150. Захист прав акціонерів при зміні статутного капіталу акціонерного товариства 40.5 KB
  Захист прав акціонерів при зміні статутного капіталу акціонерного товариства Зміна розміру статутного капіталу в бік збільшення або зменшення завжди істотно зачіпає майнові інтереси акціонерів товариства. Тому законодавством встановлено обовязок товариства інформ
11151. Про порядок збільшення (зменшення) розміру статутного капіталу акціонерного товариства 55.5 KB
  Про порядок збільшення зменшення розміру статутного капіталу акціонерного товариства При збільшенні розміру статутного капіталу відкритого акціонерного товариства акції які передбачені до розміщення можуть розповсюджуватися шляхом відкр...
11152. Інститути спільного інвестування 54.5 KB
  Інститути спільного інвестування Інститути спільного інвестування фінансові установи які обслуговують сферу спільного інвестування шляхом забезпечення гарантій прав власності на цінні папери та захист прав учасників фондового ринку. Основним призначенням інстит
11153. Конфлікт інтересів 31 KB
  Конфлікт інтересів Конфлікт інтересів це ситуація зіткнення інтересів різних заінтересованих у діяльності АТ осіб груп осіб у питаннях стратегічного бачення майбутнього товариства а також формування використання розподілу та управління матеріальними та нематер
11154. Корпоративна власність. Економічна роль статутного капіталу 97.5 KB
  Корпоративна власність. Економічна роль статутного капіталу. 1. КОРПОРАТИВНА ВЛАСНІСТЬ. Корпоративна власність це привласнення засобів умов та результатів праці групою акціонерів. Корпоративна власність поділяється на такі види: 1Проста корпоративна власніст